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粘度计在食品工业中的应用
粘度计在食品工业中的应用
一、食品的流变特性与质构分析
食品流变学是研究食品原材料、半成品、成品在加工、操作处理以及消费
过程中产生的变形与流动的科学,主要研究的是食品受外力和形变作用的结构。
食品质构是研究食品在加工储藏中组织的软化与分解等,这些质构的变化会引起
材料流变特性的变化。
食品流变与质构特性研究对食品工业有重要意义:
1、食品流变与质构特性与食品的质量
传统的食品质构及其表现状态就是用感官检验来评价的。口尝就是一个复
杂的流变过程,咀嚼包括磨、剪、挤压、压缩、拉伸等物理过程,故通过流变学
的一些测试可以反映食品的质量,并可避免感官品尝中主观的影响。
粘稠性不仅是液态食品的感官评价指标,而且影响到食品风味的接受性。
Wood 曾研究液态食品的粘稠度与品尝时的反映,并找出其流变学关系,指出当
假塑性时,系数n=0.5 时,乳类甜食、汤料、酱类、浆状食品的口感*好。这
类食品在口中保持稳定的流动,当有剪切作用(舌动等)时有较低的粘度,若停
止剪切,又恢复原来的粘度,容易吞咽。
2、食品流变与质构特性与食品研发
通过流变学试验(模拟试验)可以预测产品的质量以及产品在市场上的接
受程度,指导新产品的开发。例如:使用食品胶时,必须对使用的目的(应用食
用胶的哪一种特性)有清楚的了解,才能根据不同食品胶的特性进行选择。质构
仪就可以发挥很大的作用,由于所有的食品胶都不只一种功能,因而在为食品任
何一类特别的应用选择*佳的食品胶时,都还应该考虑、候选。食品胶在该食品
中发挥的其它的功能,所以食品工艺师在选择食品胶时需要考虑诸多因素,必须
考虑产品形态(如凝胶、流动性、硬度、透明度及混浊度等);产品体系(悬浮颗粒
能力,稠度等);产品储存(时间、风味稳定、水分)、产品加工方式和经济性等。
否则,不考虑其它因素,直接选择使用在该项应用中表现得*好的食品胶,可能
并不是*佳的选择。
3、食品流变与质构特性与生产中的质量控制
食品加工过程中的质构变化,势必引起材料受力性质的改变,只要发生变
化的流变参数究可以在生产中控制。这方面应用*广的是巧克力的生产。巧克力
可以是固体也可以是液体,取决于其脂肪的构成与存在状态。可可脂在温度高于
32℃将会急剧的融化,成为液态。因此可以借助流变学测量方法对其特性进行检
验。巧克力*重要的流变学参数就是屈服应力值,其流动曲线遵循Casson 方程:
把流动曲线外推至零剪切速率来确定巧克力的屈服应力值。屈服应力与巧克力中
所含的可可脂肪成分,巧克力浆中的可可粉、糖粉等的磨碎程度及卵磷脂的用量
有关。在涂布巧克力层的时(威化巧克力、冰淇淋巧克力等),涂层的厚度取决
于巧克力的屈服应力,垂直面厚度取决于其粘度。
4、食品流变与质构特性与工程设计
食品加工及处理过程涉及的液体多为非牛顿液体,其表观粘度随时间、剪
切应力、剪切速率的变化而变化,因此掌握各种食品的流变学特性,便于在流体
的输送,管路设计以及搅拌、乳化、均质、物化、浓缩、**等单元操作的机械
设计中充分考虑物料在力的作用下粘度的变化,有针对性的设计设备结构及功率
等。如有些材料具有剪切变稀现象,故其输送启动功率要大等。
二、食品流变与质构特性的测量
食品物性研究起步较早,但是由于食品体系的复杂性,早期物性的研究主
要是一些经验性的测定,近年来由于食品科学工作者为了提高对食物加工性,特
别是食品的深加工性、工艺及设备设计的依据性等的需要,食品物性的研究变得
愈来愈广泛。随着研究活动的深入,研究手段亦有了较大地发展,表现在先进的
流变学测试仪器的引入和开发。应用先进测试仪器,使实验与研究在建立食品物
料的流变与质构特性力学模型上更为方便。
Brookfield 做为世界上*知名的仪器生产商,推出了一系列产品均可以用于
食品流变性特别是液体流变性的研究,如DV 系列粘度计、YR-1 屈服应力流变
仪、R/S 流变仪和在线粘度计等,可以进行**的流变学测试。质构仪分LFRA
和QTS 两个系列,可对广泛的产品进行多种特性的测试,比如:硬度、嫩度,
脆性、胶粘性、粘牙性、回复性、弹性、凝胶强度等。表1 即列出了一些食品中
使用的Brookfield 仪器。
表1 Brookfield 仪器在食品工业中的应用
食品类别 测量特性 应用Brookfield 仪器测量方法
淀粉 糊化特性
淀粉测量系统和在线
粘度计
小量样品适配器
融化巧克力 屈服应力值和塑性粘度
旋转粘度计和在线粘
度计
小量样品适配器
冰淇淋 粘度和加工性能 旋转粘度计
酱、奶油等涂抹类
食品
屈服应力
旋转粘度计和YR-1 流
变仪
桨式转子
食品增稠剂 流变性
R/S 流变仪或者旋转粘
度计
乳品 粘度 旋转粘度计 桨式转子、升降支架
果汁 低剪切下粘度 旋转粘度计
酱油/糖浆/油脂 粘度 旋转粘度计
明胶 冻力 LFRA 组织分析仪 GB 6783-94
馒头、面条等面制
品
硬度、弹性、胶着性、咀
嚼度等
QTS-25 质构仪 GB 16860-1997
火腿、牛肉等肉制
品
硬度、弹性、胶着性、咀
嚼度等
QTS-25 质构仪 GB 16860-1997
干酪、酸乳等乳制
品
硬度、弹性、胶着性、咀
嚼度等
QTS-25 质构仪 GB 16860-1997
水果、蔬菜
硬度、弹性、胶着性、咀
嚼度等
QTS-25 质构仪 GB 16860-1997
各种凝胶
硬度、弹性、胶着性、咀
嚼度等
QTS-25 质构仪 GB 16860-1997
食品工业在我国国民经济中一直占着举足轻重的地位,近年来,食品消费
与需求由追求数量向追求质量、营养、**、多样和方便型的转化,这就带动了
食品技术的不断进步,食品流变与质构研究也是在这个大的背景下,不断发展进
步,在食品工业中发挥的作用越来越大!
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